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混合动力电动车（HEV）应用中的霍尔效应电流检测雷竞技最新网址

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还请参阅：
混合/ ev解决方案
电流传感器IC.

由Shaun Milano和Mike Googue
雷竞技竞猜下载Allegro MicroSystems，LLC

雷竞技竞猜下载Allegro MicroSystems，Inc。是开发，制造和销售高性能霍尔效应传感器集成电路的世界领导者。本说明提供了对混合动力电动车（HEV）电力系统的理解，并且贡献霍尔效应感测技术可以提供提高这些系统的性能和成本效益。

介绍

由于化石燃料的成本上升和环境的健康不足，消费者正在拥抱环保的“绿色汽车”。销售预测预测，2015年，绿色汽车销售将占所有车辆销量的20％-25％。[1]混合动力电动汽车（HEV）迅速成为最受欢迎的绿色汽车，到2015年预计将包括大约12％的全球车辆销售。[1]混合动力电动车采用复杂的电力电子电路来控制通过车辆的电能流动。在单个电动机HEV（参见图1）中，电动机用作与内燃机并联的驱动电机，或者作为发电机，以在再生制动期间为电池充电。

图3.

图1.典型的HEV系统框图



典型的HEV包含各种系统，需要电流传感器，用于最大高效的操作;包括交流电机和DC-DC转换器应用。雷竞技最新网址本文重点介绍了HALL效应电流传感器技术的最新进展以及HEV应用中的独特高带宽，增强的分辨率电流传感器。雷竞技最新网址

HEV电源循环

在HEV电源循环中，主电池电压反转，如图1所示，并将所得的交流电压施加到电动机，该电机又驱动车轮。在再生制动过程中，交流电机也用作发电机。当再生系统有效时，电动发电机的输出被整流并转换为对HEV电池电池充电所需的直流电压，完成功率循环。如果HEV是插入式车辆，那么也可以整流线电压并用于为电池充电。

再生制动工艺是初级贡献者，其提高了HEV的燃料效率，因为通常以热量浪费的制动能量部分地回收并用于对主电池充电。为了为汽车中的低压信息娱乐和身体控制子系统供电，通常用于将混合电池电压（通常为300至500V）降低到较低级别的DC电压。

霍尔效应电流感应的革命

传统霍尔效应传感器的一个缺点，在当前感测应用中使用时，这是精度和输出信号带宽的一般限制。雷竞技最新网址但是，Allegro开发了广泛的霍尔效应电流传感器集成电路（IC），其非常适合HEV应用。雷竞技最新网址这些行业领先的Allegro电流传感器IC的功能和优势包括：

  • 信号处理和包装设计创新启用> 120 kHz输出带宽
  • 最高电流分辨率，最低噪声谱密度霍尔传感器IC在市场上
  • 专有的小型足迹传感器IC封装，具有电流隔离
  • 降低功率损耗：符合孔的通孔和低电阻综合导体包
  • 精确的工厂编程传感器IC增益和偏移量

图2描绘了Allegro电流传感器IC系列中的广泛专有包配置，并显示了可以使用每个包类型感测的当前幅度。

图2 A1360ACS758.ACS714

图2. Allegro电流传感器包装



逆变器应用中的电流检测雷竞技最新网址

典型逆变器中的三相全桥驱动器将DC电池电压转换为系统电机有效运行所需的3相交流电压（参见图3）。测量逆变器相电流，并且通常用于控制脉冲宽度调制（PWM）逆变器开关（通常是IGBT）的所得到的信息。逆变器控制回路需要高带宽电流传感器以提高精度，并最大限度地提高电动机扭矩和整体电机效率。具有快速响应时间的高侧电流传感器还可以在从电机阶段到系统接地节点的短路条件期间使过电流保护能够。allegroA1360霍尔线性装置量身定制，以满足电压隔离，> 200安培（A）负载电流，以及HEV逆变器应用的高带宽需求。雷竞技最新网址

图1

图3.（左）：DC-DC转换器充电器，（右）：三相直流逆变器



这A1360线性霍尔效应传感器通常被放置在铁磁环的间隙中，该间隙围绕电动机中的每个逆变器相导体（图2）。由于电流在导体中流动，环形通过标准单型线包（SIP）将所得磁场集中。这A1360霍尔换能器提供与该电流成比例的输出电压。该装置可在专有的1毫米厚包装中提供，与更多传统IC封装相比，减少了涡流损耗以改善传感器IC输出带宽。Allegro基于SIP的电流传感器IC具有高达120 kHz的典型输出带宽，提供高分辨率，高精度性能，允许在逆变器系统中更高速度控制PWM开关。此外，这些SIP传感器IC为IGBT过流保护应用提供了3μs输出响应时间。雷竞技最新网址该解决方案的形状因子也比庞大的电流互感器小得多。Allegro SIP包装简单地提供了必要的电流隔离，因为传感器IC输出引线未连接到电动机的每个相中的高电压，电流承载导体。

DC-DC转换器

电流检测范围和隔离电压要求确定用于DC-DC转换器的最佳Allegro电流传感器IC封装。

DC-DC转换器中的电流传感器通常需要向DC频率感测电流。该要求排除了完全优化系统中的电流变压器的使用。由于高输入或输出直流电压需要昂贵的高共模输入运算放大器，因此在雷竞技最新网址这些应用中使用并联电阻也是具有挑战性的（或不可能的）。由于Allegro Hall效应传感器IC的固有电流隔离，以及它们检测DC电流和高频电流信号的能力，它们是DC-DC转换器应用中HEV的逻辑选择。雷竞技最新网址

简化的再生DC-DC转换器如图1和3所示。再生转换器利用电流传感器，该传感器可以以电池电压电平运行。精确感测转换器输出电流是通过限制输送到电池的充电电流来延长电池寿命的关键功能。

这ACS714电流传感器非常适用于许多较低电流，子系统DC-DC转换器应用。雷竞技最新网址这ACS714是一款工厂修剪，电流隔离传感器IC，可在极小的外形SOIC8包装中提供，具有集成的1.2MΩ导体，用于低功耗。另外，allegroACS758设备将100μΩ导体和铁磁芯掺入一个小型系数，电流隔离封装，其能够感测50至200 A. 200a的电流可以用早期提到的SIP基于SIP的环形配置来感测。所有这些Allegro解决方案都提供行业领先的高带宽输出性能和卓越的当前分辨率功能。

概括

Allegro的最新一代Hall效应电流传感器IC技术在HEVS中感测AC和DC电流方面具有显着的优势。霍尔电流传感器具有高侧电流检测的固有电流隔离，在高效HEV应用中提供低功耗。雷竞技最新网址Allegro大厅IC技术的最新改进导致了行业领先的高带宽，高分辨率电流传感器IC，非常适合于HEV逆变器和DC-DC转换器应用。雷竞技最新网址

参考

文章发表在电力系统设计欧洲，2010年7月/ 8月。根据许可转载。

[1]“全球汽车行业展望2009：经济放缓对汽车销售和生产未来的影响，”弗罗斯特·沙利文，2009年，p。31，在线版访问2010年6月，http://www.frost.com/prod/servlet/report-homepage.pag?repid=m3a1-01-00-00-00。

参考：AN296075.